掺纤维混凝土早期开裂敏感性研究

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发布时间：2021-09-07

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掺纤维混凝土早期开裂敏感性研究
张建峰，罗平，周世华，杨华全
(长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010)
摘要：为了研究混凝土早期的抗裂性能，利用温度应力试验机研究掺不同种类纤维混凝土的开裂敏感性，通过
分析各种参数的优劣性，选定开裂温度作为开裂敏感性的评价指标。结果表明，改性聚乙烯醇纤维或聚丙烯
纤维的掺入，可以有效降低混凝土的开裂温度，其中掺PVA1纤维的混凝土开裂温度最低，即其抗裂性能最
好。与传统的试验方法相比，温度应力试验机能大大减少测试的工作量，是一种值得推广的试验仪器。
关键词：聚乙烯醇纤维；聚丙烯纤维；开裂敏感性；温度应力试验机
中图法分类号：TV431．3 文献标志码：A
混凝土是使用最为广泛的建筑材料之一，但其开
裂问题，尤其是早期因各种收缩产生的开裂，已经成为
结构混凝土劣化的重要原因。研究证实，导致混
凝土劣化而使其耐久性降低的最主要原因是混凝土结
构物在各种条件下的开裂及微裂缝的扩展，进而导致
有害介质侵入。混凝土早期产生的这些裂缝，必将降
低混凝土的整体性能，加剧混凝土的破坏。
对混凝土早期开裂敏感性评价的研究，最早是从
收缩评价方法开始的，传统概念上多将自由收缩与开
裂相联系，通过测定混凝土试件的收缩值来评定混凝
土的开裂性能。研究早期受约束混凝土的抗裂性能，
不仅需要考虑收缩的增长，还要考虑应力的发展。对
于应力发展来说，弹性模量和松弛的发展是非常重要
的，同时混凝土抗拉强度的发展也必须加以考虑。试
件必须在约束条件下进行试验，才能正确模拟混凝土
的实际情况。
掺人纤维作为一种有效预防混凝土开裂的措施，
已经在很多实际工程中得到应用。本文通过国内最近
引进的瑞士Walter+Bai公司制造的温度应力试验机
来研究掺纤维混凝土的早期开裂性能。
1 试验方法
目前，国内外用于混凝土早期开裂测试的约束收
缩方法主要有平板法、圆环法和棱柱体法。平板法由
于其具有简单易操作的特点，能迅速有效地研究混凝
土和砂浆的塑性干缩性能。因此CCES 01—2005《混
凝土结构耐久性设计与施工指南》附录A2推荐将平
板法作为测试混凝土早期开裂的方法。但该方法只能
部分、不均匀地约束混凝土的收缩变形，且试验结果对
试件尺寸、材料特性、配筋情况、环境状况等的依赖性
很大。，在裂缝宽度的量化、后期处理和精确评价方
面也存在不足。圆环法虽然能避免平板法约束不均匀
的缺陷，但圆环法约束试验装置的约束程度普遍不高，
这导致试样的开裂敏感性较低。研究表明，ASTM
C1581采用钢制内圆环的约束程度最高约75％，而
AASHTO PP34圆环最高仅为60％。
温度应力试验机(Temperature Stress Testing Ma—
chine)可以同时进行单轴约束试验(温度应力试验)和
自由变形试验，能够准确地测量混凝土的早期变形、拉
伸弹性模量和徐变松弛，以及不同约束程度下的应力
发展。利用该设备可以研究混凝土受不同约束条件下